饱和水和水蒸气比热容及热含量
(完整版)工程热力学习题集附答案
工程热力学习题集一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。
2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。
3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。
4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。
5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。
6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。
7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。
（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为可逆循环。
9．熵流是由 引起的。
10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。
11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。
12．绝热系是与外界无 交换的热力系。
13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。
14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。
15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。
16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。
17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。
（填大、小）18．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为不可逆循环。
19．熵产是由 引起的。
20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。
21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。
22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。
23、热力平衡的充要条件是：（ ）。
24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。
25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。
26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。
31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。
饱和水和水蒸气比热容及热含量
(99.7)
225 8
0.0010605
0.8854 504.8
(120.0 )
220 2
0.0010733
0.6057 561.4
(130.1 )
216 4
0.0010836
0.4624 604.7
(144.4 )
213 3
0.0010927
0.3747 640.1
(152.9 )
210 9
0.0011007
1 6× ×
10-3
10-3
133.3 133.3 1.33
?19.
1.36×
mmHg ?133.32 2× 2× × ?1.33
13.6 1 34×
10-3
10-6
10-3
10-3
10-3
?6894.7
6.89 68.95 ?68.9 70.31 703.0
p.s.i
6
6.89 ×
×
5
×
51.71 1 7
1.36
1
0.7458 3.766*-7 3.1*10-4
1.014 5.12*10-7 3981*10-4
0.1403 830.0
(198.2 )
196 0
0.0011601
0.1267 854.6
(204.5 )
193 2
0.0011766
0.0996 908.5
(217.0 )
189 1
0.0011972
0.0799 961.8
(229.7 )
184 0
0.0012010
0.0770 971.0
(231.9 )
(647.0 )
化工计算题
连续性方程与伯努利方程【1-15】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。
在截面1处的流速为./05m s，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。
由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。
试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）?解 ./105=u m s.,.d m d m ==1202 01.()/2212120522⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭d u u m s d22112222ρρ+=+p u p u ..22221221205187522ρ---===p p u u..121875187510001875ρ∆=-==⨯=p p p Pa..187501911911000981ρ∆====⨯p h m mm g另一计算法22112222ρρ+=+p u p u g g g g...22221221205019122981ρ---====⨯p p u u h m g g计算液柱高度时，用后一方法简便。
【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为.5735mm mm φ⨯。
当出水阀全关闭时，压力表读数为。
而阀门开启后，压力表读数降至。
设压力表之前管路中的压头损失为0.5m 水柱，试求水的流量为多少/3m h ?解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa （表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h...p h m g ρ⨯===⨯3表3304103110981阀门开启后，压力表读数 .2203=p kPa （表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u2221++2ρ=∑f p u Z H g g习题1-15附图习题1-16附图.,.13105水柱==∑=f Z h m H m (23)23203103105298110981⨯=++⨯⨯u./.2323005==u m s d m水的流量..././22333200532363410228 44V q d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为/3880kg m ）、98%硫酸(密度为/31830kg m )的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa 。
热力学基本状态参数
热力学基本状态参数功和热量1-1 工质和热力系一、工质、热机、热源与冷源1、热机（热力发动机）：实现热能转换为机械能的设备。
如:电厂中的汽轮机、燃气轮机和内燃机、航空发动机等。
2、工质:实现热能转换为机械能的媒介物质。
对工质的要求:1）良好的膨胀性; 2）流动性好；3）热力性质稳定,热容量大；4）安全对环境友善；5）价廉，易大量获取。
如电厂中的水蒸汽；制冷中的氨气等。
问题：为什么电厂采用水蒸汽作工质？3、高温热源：不断向工质提供热能的物体（热源）。
如电厂中的炉膛中的高温烟气4、低温热源：不断接收工质排放热的物体（冷源）如凝汽器中的冷却水二、热力系统1、热力系统和外界概念热力系:人为划分的热力学研究对象(简称热力系）。
外界:系统外与之相关的一切其他物质。
边界:分割系统与外界的界面。
在边界上可以判断系统与外界间所传递的能量和质量的形式和数量。
边界可以是实际的、假想的、固定的，或活动的。
注意:热力系的划分，完全取决于分析问题的需要及分析方法的方便。
它可以是一个设备（物体），也可以是多个设备组成的系统。
如：可以取汽轮机内的空间作为一个系统，也可取整个电厂的作为系统。
2、热力系统分类按系统与外界的能量交换情况分1）绝热系统：与外界无热量交换。
2）孤立系统：与外界既无能量（功量、热量）交换，又无质量交换的系统。
注意：实际中，绝对的绝热系和孤立系统是不存在的，但在某些理想情况下可简化为这两种理想模型。
这种科学的抽象给热力学的研究带来很大的方便。
如：在计算电厂中的汽轮机作功时，通常忽略汽缸壁的散热损失，可近似看作绝热系统。
状态及基本状态参数状态参数特点u状态参数仅决定于状态，即对应某确定的状态，就有一组状态参数。
反之，一组确定的状态参数就可以确定一个状态。
状态参数的变化量仅决定于过程的初终状态，而与达到该状态的途径无关。
因此，状态参数的变化量可表示为（以压力p为例）：二、基本状态参数1.表压与真空表压力：当气体的压力高于大气压力时（称为正压），压力表的读数（pg），如锅炉汽包、主蒸汽的压力等。
水的比热：
2、水的比热：把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.2x103[焦/克.℃)]。
3、水的汽化热：在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。
（水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行）4、冰（固态水）的溶解热：单位质量的冰在熔点时（0℃）完全溶解为同温度的水所需的热量，叫做冰的溶解热。
5、水的密度：在一个大气压下（105Pa），温度为4℃时，水的密度为最大（1g/cm3），当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1g/cm3。
6、水的压强：水对容器底部和侧壁都有压强（单位面积上受的压力叫做压强）。
水内部向各个方向都有压强；在同一深度，水向各个方向的压强相等；深度增加，水压强增大；水的密度增大，水压强也增大。
7、水的浮力：水对物体向上和向下的压力差就是水对物体的浮力。
浮力总是竖直向上的。
8、水的硬度：水的硬度是指水中含有的钙、镁、锰离子的数量（一般以碳酸钙来计算）。
硬度单位：mg/L（毫克/升），mmol/L(毫克当量/升)，PPM（个/百万），GPG（格令/加仑）天然水有哪些特性水在常温下呈液态存在，具有一般液体的共性。
与其它液体相比，又有许多独特的性质。
(1)水在0~4℃范围内不是热胀冷缩，而提冷胀热缩，即温度升高，体积缩小，密度增大。
(2)在所有的液体中，水的比热容最大，为4.18焦耳/克度。
因此水可作为优质的热交换介质，用于冷却、储热、传热等方面。
(3)常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，帮利用水的相热转换能量是很方便的。
(4)在液体中，除了汞（Hg）以外，水的表面能最大。
(5)水溶解及反应能力极强。
许多物质不但在水中有很大的溶解度，而且有最大的电离度。
(6)水的导电性能是随着水中含盐量的增加而增大。
第四章水泥一.硅酸盐水泥(一）硅酸盐水泥的组成、生产过程、矿物组成特性、以及与水泥性能的关系。
木材干燥学 第三章 干燥介质与载热体
热空气的传热作用
3.2 湿空气
湿空气是指含有水蒸气的空气。湿空气中的水蒸气在一定条 件下会发生集态变化，可以凝聚成液态或固态。
3.2.1 湿空气的性质
是干空气和水蒸气的混合物，干空气主 要是由N2、H2、O2、CO2、CO等和微量稀 有气体组成，组成气体之间不发生化学反应， 通常这些气体远离液态，可看作理想气体； 湿空气中水蒸气含量很少，水蒸气分压力很 低(0.003MPa～0.004MPa)，其相应饱和温度 低于当时空气温度，湿空气中水蒸气一般都 处于过热状态，很接近理想空气性质。
ρv =mv /V= pv /RgvT
mv ---湿空气中水蒸气质量；V ---湿空气容积； Rgv ---水蒸气气体常数；pv ---湿空气中水蒸气分压力。
※绝对湿度只说明湿空气中所含水蒸气 的多少，不能表明湿空气所具有的吸 收水分的能力大小。 ※饱和湿空气的绝对湿度又称为湿容量 ，用ρs表示。
研究处于大气压力(Pb)或低于大气压力 下工程中的湿空气时，可做如下假设：
（1）将湿空气这种气相混合物作为理 想气体处理； （2）干空气不影响水蒸气与其凝结相 的相平衡，相平衡温度为水蒸气分压力 所对应的饱和温度； （3）当水蒸气凝结成液相水或固相冰 时，其中不含有溶解的空气。
湿空气的讨论和计算可遵循理想气体规律，其状 态参数间的关系用理想气体状态方程式(克拉贝龙状态 方程)表述，即
a)等d线，b)等h线， c)等t线 ，d)等φ线，e) 水蒸气分压力线 。
通过h-d图查得的参数则满足不了要求，这时往往通过湿空气热力性质表附录4来 查得相对精确一些的参数值。
3.2.4 湿空气的基本热力过程
（1）加热冷却过 程
湿空气加热，湿含 量d保持不变，在h-d图上 过程沿等d线方向上下移动。 加热中湿空气温度升高， 焓增加，相对湿度减小， 为图中的1→2。冷却过程 相反，为图中的1→2′。 过程中吸热量(或放热量) 等于焓的增量，即
水材质参数
水材质参数
水的材质参数指的是水的物理性质和化学性质，包括以下几个方面：
1. 密度：水的密度约为1 g/cm3，在常温下略有浮力，所以冰
能够浮在水表面。
2. 沸点和凝固点：水的沸点为100℃，凝固点为0℃。
在高海
拔地区，水的沸点和凝固点会有所降低。
3. 熔化热和蒸发热：水的熔化热（或称为凝固热）为334焦耳/克，蒸发热为2268焦耳/克。
这意味着水在从固态转化为液
态或气态时会吸收大量热量，因此具有良好的冷却效果。
4. 比热容：水的比热容为4.18焦耳/克·摄氏度，这意味着水具
有较高的热容量，能够吸收或释放大量热量而温度变化较小。
5. 溶解性：水是一种良好的溶剂，能够溶解许多物质，特别是极性分子。
这是由于水分子的极性特征，使得水分子能够与其他极性分子或离子发生相互作用。
6. pH值：水的pH值为7，属于中性溶液。
pH值小于7的水
被视为酸性溶液，pH值大于7的水被视为碱性溶液。
7. 导电性：纯净的水是几乎不导电的，但含有杂质或溶解物质的水能够导电。
这是因为溶解的离子能够在水中移动形成电流。
8. 水分子结构：水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，呈V 形分子结构。
由于氧原子比氢原子具有更强的电负性，所以氧原子带有部分负电荷，而氢原子带有部分正电荷。
这使得水分子具有极性，形成了氢键相互作用。
以上是水的一些常见材质参数，不同的参数决定了水的性质与用途。
水的热力学性质介绍
物质常用状态参数：温度、压力、比体积（密度）、内能、焓、熵。
（只需知道其中两参数）比容和比体积概念完全相同。
建议合并。
单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V"表示。
其数值是密度的倒数。
比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。
比热容是表示物质热性质的物理量。
通常用符号c表示。
比热容与物质的状态和物质的种类有关。
三相点是指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。
举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现；而汞的三相点在?38.8344℃及0.2MPa出现。
临界点：随着压力的增高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，二线相交即为临界点。
临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸汽来说：其临界压力为MPa，临界温度为：374.15℃，临界比容0.003147m3/kg。
超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。
由于它兼有气体和液体的双重特性，即密度接近液体，粘度又与气体相似，扩散系数为液体的10~100倍，因而具有很强的溶解能力和良好的流动、输运性质。
当一事物到达相变前一刻时我们称它临界了,而临界时的值则称为临界点。
临界点状态：饱和水或饱和蒸汽或湿蒸汽在临界点，增加压强变为超临界状态；增加温度变为过热蒸汽状态。
为什么在高压下，低温水也处于超临界？（如23MP，200℃下水状态为超临界？）应该是软件编写错误。
超临界技术：通常情况下，水以蒸汽、液态和冰三种常见的状态存在，且是极性溶剂，可以溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。
液态水的密度几乎不随压力升高而改变。
但是如果将水的温度和压力升高到临界点（Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa）以上，水的性质发生了极大变化，其密度、介电常数、黏度、扩散系数、热导率和溶解性等都不同于普通水。
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1960 1932
1891 1840 1832
压力单位换算表
单位 Pa KPa MPa bar mbar kgf/cm2 mmH2O mmHg
kgf/cm2 cmH2O mmH2O mmHg
×
10-3
×
1 10-3
×
×
×
10-3
10-3
10-6
10-3
×
×
×
×
10-4
10-3
10-6
10-6
10-3
×103
×
×
1
10-3
10-3
×
1 10-3
1
（cal/s） 米制马力 （hp） 英热单位/ 时（Btu/h）
1
*10-4
1
单位
焦耳 J 千卡 kcal 千克力·米
kgf·m 千瓦·小时 公制马力小时 英制马力小时
UKHp·h 英尺磅力 ft·lbf 英热单位 Btu
焦耳 (J) 1
×106 ×106 ×106
◆ 热功单位换算表
千卡 kcal ×10-4
1
千克力·米 kgf·m
*10-3
1
×105 ×105
×105
*10-4
千瓦小时
×10-7 *10-3 *10-6
1
公制马力小时 hp·h ×10-7 *10-3 *10-6
1
*-7 *10-4
*10-7 3981*10-4
×
×
×
×
10-3
10-6
10-3
10-3
×
×
×
10-3
10-3
10-3
◆ 功率单位换算表
单位
千克力·米/
米制马 英热单位
瓦
卡/秒
秒
力
/时
（w） （kgf·m/s） （cal/s） （hp） （Btu/h）
瓦（w）
1
*10-3
千克力·米/
秒
1
*10-4
（kgf·m/s）
卡/秒
1
*10-3
× 10-3
10
饱和水和水蒸气的比容及含热量
绝对压力 P
饱和 温度
饱和水比 容
饱和 蒸汽 比容
饱和水含热量
汽化热
干饱和蒸汽含热 量
MPa (kgf/cm2) ℃
m3/kg
kJ/kg(kcal/kg)
2258 2202 2164 2133 2109 2086 2067 2048
2030 2015 2000 1987
1980 1973